예술혼을 위하여 (174) - 꿈을 부른 우주:브레이크뉴스

지난 2월 28일 미국 전기자동차 업체 테슬라의 자회사인 민간 우주 기업'스페이스 X'는 달나라 인터넷 서비스에 관련된 내용을 발표하였습니다. 이는 세계 최대의 이동통신사인 영국의 ‘보더폰’(Vodafone)사와 핀란드의 통신장비 제조사인 다국적 기업 ‘노키아’(Nokia), 그리고 독일의 자동차 회사 ‘아우디’(Audi)와 협력하여 우주 공간 달나라에서 지구에 실시간으로 영상과 음성을 전송하여 인터넷에서 누구나 이를 받아 볼 수 있는 스트리밍(streaming) 서비스 사업을 시작한다는 것이었습니다.

이러한 내용은 민간 우주 기업 '스페이스 X'사의 ‘일론 머스크’(Elon Musk. 1971~) 회장이 지난 2015년 우주 공간에 1만2000여 개의 통신위성을 띄워 세계 모든 지역에 저비용 또는 무료로 고속인터넷 서비스를 제공하겠다고 발표하였던 이른바 ‘스타링크’(Starlink) 프로젝트의 바탕에서 발전된 내용인 것입니다.

▲ (좌로부터) '팰콘 헤비'(Falcon Heavy), ‘페어링’(fairing), 프로젝트 ‘스타링크’(Starlink) 출처: https://en.wikipedia.org/ © 브레이크뉴스

이에 지난 2월 22일 ‘Microsat-2a’와 ‘Microsat-2b’로 명명된 테스트용 모델을 뜻하는 프로토타입(proto type) 통신위성이 미국 반덴버그(Vandenberg) 공군기지에서 ‘스페이스 X’사가 제작하여 보유하고 있는 로켓발사체 '팰콘 헤비'(Falcon Heavy)로 발사되어 정상궤도에 진입한 후 6일 만에 달나라의 스트리밍(streaming) 서비스 사업이 발표된 것입니다.

지난 2월 22일 '스페이스 X'사는 스페인어로 평화를 뜻하는 스페인 정보위성 ‘파스’(paz)도 함께 궤도에 올렸습니다. 이는 스페인이 위성을 궤도에 올리면서 '스페이스 X'사의 로켓을 사용한 것입니다. 이와 같은 내용에 대하여 살펴보면 ‘스페이스 X'사는 2008년 미국항공우주국(NASA)과 ’국제 우주 정거장‘(ISS) 에 사람과 화물을 포함한 우주 운송 서비스 계약을 체결하였습니다. 이에 당시 제작되었던 우주 발사체 즉 로켓이 9개의 추진 엔진이 장착된 ’팰컨 9‘(Falcon 9)이며 우주선 이름이 드래곤(Dragon)입니다.

이때 '스페이스 X'사는 고비용의 위성 발사체 로켓이 한번 발사하고 나면 다시 사용하지 못하는 문제에 착안하여 임무를 마치고 다시 돌아오는 왕복 우주선처럼 발사체 로켓 자체를 다시 회수하여 재사용하는 기술개발에 착수하였던 것입니다. '스페이스 X'사는 많은 실패를 거듭한 끝에 2016년 지상과 해상에 발사체 로켓을 성공적으로 다시 착륙시켜 이를 재사용하게 되는 쾌거를 이루었던 것입니다. 이는 곧 발사비용의 절감을 의미하는 것입니다. 이에 지난 2월 22일 스페인 정보위성 ‘파스’(paz)가 저렴한 발사비용이 드는 '스페이스 X'사의 로켓으로 쏘아 올린 것입니다.

여기서 하나 더 짚고 가야 하는 사실은 로켓 상단에 위성이 실린 부분으로 위성을 보호하는 덮개인 ‘페어링(fairing)’에 대한 내용입니다. 이 부분은 로켓의 가장 주요한 부분으로 우주 발사체 로켓이 위성을 싣고 날아가 우주 궤도에 올리려면 대기권을 초음속 속도로 뚫고 날아야 합니다. 이는 엄청난 압력과 열이 생겨나 이를 보호하기 위한 덮개 ‘페어링(fairIng)’은 탄소섬유와 같은 특수 금속을 사용하는 큰 비용 문제와 함께 최고의 기술이 요구되는 부분입니다. 또한, 보호 덮개 자체의 기술력도 필요하지만, 대기권을 뚫고 우주 공간에 당도하면 발사체에서 분리되면서 위성을 꺼내기 위하여 그 덮개가 열려야 합니다. 이때 위성과 부딪히거나 발사체와의 충돌 또한 피해야 합니다.

이러한 위성 보호 덮개 ‘페어링’(fairing)의 분리 기술의 중요성은 우리가 기억하고 있듯이 지난 2009년 8월 25일 우리 기술로 제작한 과학 기술위성 나로호 1호의 괘도 진입 실패와 이후 2010년 6월 10일 발사된 나로호 2호의 연속된 발사 실패 또한 바로 이와 같은 ‘페어링(fairing)’ 분리에 실패하였던 사실에서 쉽게 파악되는 내용입니다. 마침 필자가 이 글을 쓰는 도중 어제저녁 KBS 방송뉴스에 우리나라에서 개발하는 한국형 위성 발사체의 ‘페어링(fairing)’ 분리실험이 성공하였다는 뉴스가 보도되고 있었습니다. 이는 2021년 우리 기술로 제작된 위성과 우리의 기술로 제작된 발사체를 통한 순수 우리나라 기술위성 발사계획에 대한 내용이었습니다.

이와 같은 고도의 기술과 발사마다 600만 달러의 비용이 소요되는 위성보호 덮개 ‘페어링(fairing)’을 로켓 발사체처럼 고스란히 회수하여 재사용하는 기술을 '스페이스 X'사가 성공시킨 것입니다. 이와 같은 로켓 발사체와 위성 보호 덮개 ‘페어링(fairing)’를 회수하여 재사용 하게 되면서 위성 발사비용이 대폭 절감된 바탕에서 '스페이스 X'사의 글로벌 광역대 초고속 무선 통신 네트워크 프로젝트인 ‘스타링크’(Starlink)가 출발한 것입니다.

이와 같은 통신위성 시스템에 대하여 간략하게 요약하면 우주에 쏘아 올린 위성에 우주국이 만들어지는 것입니다. 이러한 위성과 위성이 서로 중계하여 정보를 전달하거나 지상에서 이를 통제하는 시스템을 말합니다. 이러한 통신위성은 ‘정지궤도 위성’과 ‘저궤도 위성’으로 구분됩니다. ‘정지궤도 위성’이란 적도 상공 3만5,800km 지점에서 지구와 같은 속도로 움직이는 위성을 말합니다. 이러한 이해를 위해서는 ‘정지궤도’(Geostationary orbit)에 대한 개념의 이해가 필요합니다. 이와 같은 적도 상공 3만5,800km 지점 즉 정지 궤도는 지구의 궤도 주기와 같은 유일한 궤도로 즉 쉽게 지구에서 볼 때에는 언제나 그자리인 고정된 자리라는 뜻입니다.

이에 지구에서 위성의 정보를 수신하기 위하여 안테나를 이동할 필요가 없는 것입니다. 이에 대부분의 통신 위성과 기상 관측 위성은 이와 같은 정지궤도에 자리를 잡게 됩니다. 그러나 각 위성 간의 일정한 간격이 필요하기 때문에 국제기구에 의하여 배당되고 인가된 위성만 이러한 정지궤도에 자리할 수 있는 것입니다. 우리나라는 2010년 6월 27일 기상관측과 통신위성을 겸한 천리안 위성을 이와 같은 정지궤도인 지구 적도 상공 고도 36,000km, 동경 128.2도에 성공적으로 쏘아 올려 세계에서 10번째 정지궤도 위성 보유국이 되었던 것입니다.

이와 같은 정지궤도 위성의 역사는 오늘날 세계 최대의 항공기업 보잉사의 ‘보잉위성개발센터’(Boeing Satellite Development Center)의 전신인 ‘휴즈 스페이스 앤 커뮤니케이션스’(Hughes Space and Communications)가 1961년부터 실험을 계속하여 1964년 정지궤도에 성공적으로 쏘아 올린 ‘신콤3호 위성’(Syncom) 이 최초의 통신 위성시대를 열었습니다. 이에 1964년 일본 도쿄올림픽 경기장면들을 세계에 최초로 생중계하였던 것입니다.

이와 함께 저궤도 위성이란 지구에서 200km에서부터 6,000km이내의 상공에 떠 있는 위성을 말합니다. 이와 같은 저궤도위성은 지구의 자전 속도보다 빠른 속도로 움직이는 위성입니다. 이러한 저궤도 위성은 지구와 가까운 거리의 이점으로 정밀한 관측과 효율성이 높은 통신 효과를 갖게 됩니다. 특히 산악지대와 같은 지형조건에 그 효율성이 뛰어납니다. 그러나 빠른 속도로 움직이며 큰 압력의 대기 마찰을 받게 되어 그 수명이 불과 3년이라는 문제점을 가지고 있습니다.

이러한 저궤도 위성 통신의 경우 26.5GHz 에서 4OGHz에 이르는 고주파수대‘ 를 사용하는 KA주파수대’(Ka band)와 12GHz에서 18GHz의 저주파수대를 사용하는 ‘KU주파수대’(Ku band)로 구분합니다. 이는 주파수가 높아지면 사용할 수 있는 주파수대역폭이 넓어지며 전송속도가 빠른 장점이 있지만, 기후에 영향이 큰 단점을 가지고 있습니다.

'스페이스 X'사는 1300㎞ 지점의 저궤도를 도는 광대역 인터넷 위성 4000개를 먼저 띄워서 글로벌 광대역 위성시스템을 구축한다는 것입니다. 이후 더 낮은 궤도를 도는 위성 8000개를 쏘아 올려 세계 모든 지역에서 초고속 인터넷을 사용할 수 있게 한다는 것입니다. 나아가 이와 같은 위성과 위성 간의 소통을 레이저 소통기술을 개발하여 전 세계가 경쟁적으로 쏘아 올릴 통신위성시대에서 우려되는 트래픽 현상을 제거하여 차별화된 빠른 속도를 실현하게 한다는 계획입니다. 이는 많은 비중을 차지하는 발사비용과 위성제작비용 그리고 소통기술에 이르기까지 차별화된 전략을 실현하여 가장 양질의 저비용 인터넷 위성정보산업을 구현하겠다는 전략입니다.

이와 같은 '스페이스 X'사의 창업자 ‘일론 머스크’(Elon Musk. 1971~ ) 회장은 12살 나이의 초등학교 때 비디오게임 '블래스타'(Blastar)를 개발하여 500달러에 판매하였습니다. 그는 유펜으로 잘 알려진 펜실베이니아 대학에 편입하여 경제학과 물리학을 복수 전공하였습니다. 이는 미국의 트럼프 대통령과 경제학과 동문으로 대학 졸업이후 1995년 ‘집투’(ZIP2)라는 도시안내 소프트웨어 회사를 만들어 주요 언론사에 제공하였습니다. 이후 1999년 컴팩의 자회사 알타비스타에 3억 달러를 받고 ‘집투’(ZIP2)를 팔았습니다.

이후 그는 1999년 온라인 은행의 시초인 ‘엑스닷컴’(X.COM)이라는 회사를 세웠습니다. 이후 1998년 데이터 보안업체 ‘콘피니티’(Confinity)사가 이메일로 돈을 송금하는 전자결제 시스템 ‘페이팔’(PayPal)을 개발하자 ‘엘론 머스크’ 회장은 2000년 보안업체 ‘콘피니티’(Confinity)사를 인수하였습니다. 이후 2001년 회사명을 ‘페이팔’(PayPal)로 바꾸어 2002년 상장시켰습니다. 이 회사를 온라인 쇼핑몰 최대기업 ‘이베이’(eBay)가 15억 달러로 인수하였던 것입니다.

이와 같은 '스페이스 X'사의 창업자 ‘일론 머스크’(Elon Musk. 1971~ ) 회장은 ‘이베이’로 받은 매각 대금으로 민간 우주 기업 ‘스페이스X’ 사를 세웠던 것입니다. 이후 전기자동차 기업 ‘테슬라 모터스’를 인수한 것입니다. 필자는 ‘일론 머스크’ 회장이 경제학과 물리학을 복수로 전공한 사실과 이러한 바탕에서 시대를 읽어가는 뛰어난 감각이 경탄스러웠습니다. 현재 47세의 ‘엘론 머스크’ 회장이 추구하는 화성에서 살겠다는 공상 소설과 같은 미래지향적인 사업의 성공은 미지수입니다. 그러나 분명한 것은 필자는 그가 이 시대의 가장 선구적이며 위대한 사업가로 남을 것이라는 예상을 주저하지 않을 것입니다. 다음 칼럼은 (175) ‘달이 낳은 인류의 시간표’ 입니다.’ *필자: 이일영, 시인. 한국미술센터 관장, 칼럼니스트,artwww@naver.com